令牌环网

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       令牌环网是IBM公司于70时代开展的,如今这种网络比拟罕见。在旧式的令牌环网中,数据传输速度为4Mbps或16Mbps,新式的疾速令牌环网速度可达100Mbps。令牌环网的传输办法在物理上选用了星形拓扑布局,但逻辑上仍是环形拓扑布局。结点间选用多站拜访部件(Multistation Access Unit,MAU)衔接在一起。MAU是一种专业化集线器,它是用来环绕工作站计算机的环路进行传输。因为数据包看起来像在环中传输,所以在工作站和MAU中没有完结器。
      在这种网络中,有一种专门的帧称为“令牌”,在环路上继续地传输来断定一个结点何时可以发送包。令牌为24位长,有3个8位的域,分别是首定界符(Start Delimiter,SD)、拜访操控(Access Control,AC)和终定界符(End Delimiter,ED)。首定界符是一种异乎寻常的信号形式,作为一种非数据信号表现出来,用处是避免它被解说成其它东西。这种共同的8位组合只能被识别为帧首标识符(SOF)。因为当前以太网技能开展迅速,令牌网存在固有缺陷,令牌在整个计算机局域网已不多见,本来供给令牌网设备的厂商大都也退出了商场,所以在当前局域网商场中令牌网可以说是“昨日黄花”了。

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### 令牌环网的工作效率及性能分析 #### 工作原理 令牌环网是一种基于IEEE 802.5标准的局域网技术,其核心机制依赖于一个特殊的控制帧——令牌(Token)。在网络中,令牌沿着逻辑环形结构不断传递。只有持有令牌的节点才能发送数据,这种设计有效避免了多个设备同时占用网络带宽的情况[^3]。 当某个节点需要发送数据时,它会捕获经过的令牌并将之转换为数据帧进行传输。完成数据发送后,该节点重新生成一个新的空闲令牌供后续节点使用。由于令牌的存在,整个网络能够实现无冲突的数据通信,并且所有节点都有平等的机会获取发送权限,从而保证了系统的公平性。 #### 效率分析 令牌环网的设计显著提高了网络资源利用率和传输效率。具体表现在以下几个方面: 1. **减少冲突** 在传统的CSMA/CD协议下,多台设备可能因争夺介质访问权而导致频繁碰撞,进而降低整体吞吐量。而在令牌环网中,通过引入唯一的令牌作为发送许可,彻底消除了此类冲突的发生概率[^3]。 2. **优先级支持** 为了进一步提升关键业务的服务质量,令牌环还提供了两层优先级设置功能。这意味着对于那些时间敏感型或者重要程度较高的应用程序来说,它们可以更快地获得令牌使用权,从而保障实时性和可靠性需求得到满足[^1]。 3. **动态调整能力** 随着连接至同一物理拓扑上的工作站数目增加或减少变化时, 只要相应改变参数配置即可适应新的环境条件而不影响原有架构稳定性 [^1]. #### 性能评估 尽管令牌环具备诸多优势,但在实际部署过程中仍需考虑一些潜在局限因素: - 当负荷较低的情况下(即很少有请求等待处理), 存在一个固有的延迟开销因为必须先找到可用token再开始传送消息; 这种情况下的平均响应时间和最大理论吞吐之间存在差距. - 对于大规模分布式系统而言, 如果地理范围较大则可能会遇到信号衰减等问题 , 影响最终效果. 综上所述, 虽然令牌环能够在一定程度范围内提供较好的服务质量和可预测的行为模式, 但对于现代高速互联场景已逐渐被其他更先进的解决方案所取代 [^2]. ```python # 示例代码展示如何模拟简单的令牌传递过程 class TokenRingSimulation: def __init__(self, stations): self.stations = stations self.token_position = 0 def pass_token(self): current_station_index = self.token_position % len(self.stations) next_station_index = (current_station_index + 1) % len(self.stations) if not self.stations[current_station_index].is_busy(): print(f"Station {current_station_index} sends data.") self.token_position += 1 return f"Passing token to station {next_station_index}." station_list = ["A", "B", "C"] simulation = TokenRingSimulation(station_list) print(simulation.pass_token()) ```
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